Matlab 頻譜圖詳解

一、Matlab頻譜圖怎麼畫

繪製頻譜圖是信號處理中最為基本常見的操作之一。在Matlab中，我們可以通過直接調用頻譜相關的函數來完成頻譜圖的繪製。

Matlab中常見的繪製頻譜圖的函數有兩個，一個是基於FFT演算法實現的「fft」函數，另一個是基於Welch平均周期圖法的「pwelch」函數。下面以兩種函數為例子進行頻譜圖繪製的講解：

% 導入音頻文件 
[y, Fs] = audioread('audio.wav'); 

%FFT 繪製頻譜圖 
N = length(y); % 信號長度 
Y = fft(y); % FFT變換 
f = linspace(-Fs/2, Fs/2, N); % 構造頻率軸 
plot(f, fftshift(abs(Y))); % 繪製頻譜圖

% 導入音頻文件 
[y, Fs] = audioread('audio.wav'); 

% Pwelch 繪製頻譜圖
N = length(y); % 信號長度 
pw = pwelch(y, [], [], [], Fs); % Pwelch演算法 
f = linspace(0, Fs/2, length(pw)); % 構造頻率軸 
plot(f, 20*log10(pw)); % 繪製頻譜圖 

二、Matlab頻譜圖圖片

Matlab繪製出的頻譜圖可以保存成多種圖片格式，比如JPEG，PNG等等。

% 導入音頻文件 
[y, Fs] = audioread('audio.wav'); 

% Pwelch 繪製頻譜圖
N = length(y); % 信號長度 
pw = pwelch(y, [], [], [], Fs); % Pwelch演算法 
f = linspace(0, Fs/2, length(pw)); % 構造頻率軸 
plot(f, 20*log10(pw)); % 繪製頻譜圖 

% 保存成PNG圖片格式 
print -dpng my_spectrum.png 

三、Matlab頻譜圖函數

除了前面提到的「fft」和「pwelch」函數之外，Matlab中還有許多其他有用的頻譜分析相關函數。以下是一些常用的頻譜分析函數：

• 「spectrogram」：繪製聲音信號的瀑布圖。
• 「ifft」：對FFT變換後的信號進行逆變換，得到原始信號。
• 「ifft2」：二維FFT逆變換函數。
• 「psd」：繪製功率譜密度圖。
• 「csd」：繪製交叉功率譜密度。

四、Matlab頻譜圖怎麼看

Matlab繪製出的頻譜圖是用來分析頻域特徵的，主要需要觀察頻率和振幅兩個方面的變化，來判斷信號的性質。

在頻譜圖中，頻率分量越高的部分位於圖像的右側，振幅越高的部分則越高。 如果振幅出現峰值，則說明此頻率分量包含了很多能量，如果頻率分量集中在低頻區域，則可能是人的聲音，反之則可能是高頻麻木感或嘈雜聲等。

五、Matlab繪製頻譜圖定時器

在某些應用場合下，需要實時繪製頻譜圖。這種情況下，我們可以使用Matlab自帶的「timer」函數實現定時器功能。

% 導入音頻文件 
[y, Fs] = audioread('audio.wav'); 

% 創建定時器對象 
t = timer('TimerFcn',  {@draw_spectrum, y, Fs}, 'ExecutionMode', 'FixedRate', 'Period', 0.2); 

% 啟動定時器 
start(t); 

% 繪製函數 
function draw_spectrum(obj,event,y,Fs) 
    % Pwelch 繪製頻譜圖 
    N = length(y); % 信號長度 
    pw = pwelch(y, [], [], [], Fs); % Pwelch演算法 
    f = linspace(0, Fs/2, length(pw)); % 構造頻率軸 
    plot(f, 20*log10(pw)); % 繪製頻譜圖 
end

六、Matlab畫頻譜圖代碼

Matlab繪製頻譜圖的代碼主要分為兩部分，一是對信號進行FFT變換或者採用Welch方法進行功率譜估計，二是對得到的頻譜顯示進行繪製。

% 導入音頻文件 
[y, Fs] = audioread('audio.wav'); 

%FFT 繪製頻譜圖 
N = length(y); % 信號長度 
Y = fft(y); % FFT變換 
f = linspace(-Fs/2, Fs/2, N); % 構造頻率軸 
plot(f, fftshift(abs(Y))); % 繪製頻譜圖

% 導入音頻文件 
[y, Fs] = audioread('audio.wav'); 

% Pwelch 繪製頻譜圖
N = length(y); % 信號長度 
pw = pwelch(y, [], [], [], Fs); % Pwelch演算法 
f = linspace(0, Fs/2, length(pw)); % 構造頻率軸 
plot(f, 20*log10(pw)); % 繪製頻譜圖 

七、Matlab頻譜函數

Matlab中的頻譜函數非常豐富，可以適應於不同的頻譜分析需求。下面列出幾個常用的頻譜函數和它們的使用方法：

• 「fft(X)」：對時間序列X進行FFT變換。
• 「fft2(X)」：對二維矩陣X進行FFT變換。
• 「ifft(X)」：對經過FFT變換後的頻域信號X進行逆變換，得到時間域信號。
• 「pwelch(X)」：對時間序列X採用Welch方法進行功率譜估計。
• 「cwt(X,scales,varargin)」：對時間序列X採用小波變換進行連續頻譜分析。

八、總結

本文對Matlab頻譜圖的繪製，保存，函數，使用方法及相關知識進行了詳細的介紹，並提供了代碼以供參考。頻譜圖的繪製對於信號處理、音頻分析等領域非常重要，Matlab在這方面表現得十分出色，具有較強的適應性和靈活性，可以根據不同需求，繪製出滿意的頻譜圖。